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页岩气储层评价技术的方法-实验分析技术

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101 2012年第3期页岩气等非常规油气勘探不同于常规油气勘探,不但包括发现全新的油气藏,还包括过去错过或不经济天然气的再发现。页岩气地质评价包括对新的勘探区页岩气的评价,更多的是对已经开展常规油气勘探地区的重新评价。因此,充分利用已有资料信息和知识是页岩气地质评价的捷径。页岩气地质评价最关键的控制因素有:沉积环境与页岩地层空间展布、页岩有机质型及成熟度、含气量、孔隙度、矿物组成及裂缝发育程度等。以上6个因素的相互作用决定了页岩气的可开发性。其中后5个因素都与页岩储层相关,因此页岩气地质评价的关键控制因素就在储层,那么对页岩气的储层评价是页岩气前期开发的重点。页岩储层评价是通过一系列参数对储层进行定性和定量的描述,查明页岩储层的空间展布特征,并通过储层模拟了解页岩内气体的运移、赋存及产出状态,为页岩气勘探开发提供充分依据。页岩气储层评价主要涉及9项关键数据分析与研究(见表1)。页岩气储层评价流程概括为:①关键井精细岩心物性分析、地化基本参数分析、岩石矿物组成分析(页岩岩性岩相实验分析);②等温吸附曲线与现场岩心解吸附气测试(页岩储层含气性分析)。(1)总有机碳(有机质丰度)定 岩石中碳的总量,包括游离烃中存在的碳量以及干酪根含量。页岩且与页岩含气量成正比,此,研究层段页岩岩气含量越高,如图1所示。实验分析流程与步骤如图2所示。(2)镜质组反射率表明镜质组反射的入射光数量,确定页岩成熟度。在热成因的页岩储气层中,烃类是在时间、温度和压力的共同作用下生成的。当页岩中机质的成熟度则成为页岩气源岩生烃潜力的重要预测指标,含气页岩的成熟度越高表明页岩生气量越大,页岩中可能赋存的气体也越多。实验分析流程与步骤如图3所示。(3)估样本中有机物的油气生成潜力和热成熟作用,确定已经转化为烃的有机质比例,以及可以通过全面热转换而生成的烃的总量,所分析参数包括:S(岩石中残留烃含量)、S(岩石中的干酪根在热解过程中新生成烃类)、指数)、T;该方法原理是将烃源岩样品进行加热,对其进行热解,然后根据其生成产物的类型和数量来对烃源岩进行评价。(4)过岩相学和及确定 页岩储层中粘土矿物成分。页岩储层的矿物组成除常见的黏土矿物(伊利石、蒙皂石、高岭1页岩储层评价关键参数2页岩储层评价流程表1用于评价页岩气储层的关键数据(008)003)12验分析技术刘弋生谢军①②③武浩宇①西南石油大学资源与环境学院610059成都;②四川省达州市宣汉县国土资源局;③长庆油田公司采气一厂测试中 心摘要关键词页岩储层评价技术是页岩气勘探开发关键技术之一。本文从调研北美页岩气成功开发经验入手,在储层背景地质基 础上,探讨了页岩储层评价技术具体方法。页岩储层评价技术可包括三个方面:(1)页岩岩性岩样分析实验,包括 地球化学分析、黏土矿物定量分析和孔隙度、渗透率分析等;(2)页岩储层含气性分析实验,包括解析气与吸附气含量分析;(3)页 岩测井评价,包括常规测井系列和特殊测井系列。其中页岩岩性岩样分析实验和页岩含气性分析实验是页岩储层评价的重中之重,也 是中国页岩气勘探开发技术的一个盲区。页岩气储层评价实验分析技术创新1022012年第3期石)外,还混杂有石英、长石、云母、方解石、白云石、黄铁矿、磷灰石等矿物。如果石英、长石、黄铁矿等脆性矿物含量越高,粘土含量越低,页岩储层脆性越强,相应孔隙度与渗透率也越大,后期压裂改造产生的裂缝就越多。(5)含气孔隙度、渗透率分析。页岩储层的储渗空间可分为基质孔隙和裂缝。基质孔隙有残余原生孔隙、有机质生烃形成的微孔隙、黏土矿物伊利石化形成的微裂(孔)隙和不稳定矿物(如长石、方解石)溶蚀形成的溶蚀孔等。通过页岩基质孔隙度、含气孔隙度、渗透率测定分析评价页岩储层的储气能力大小。利用国天然气研究所)提供评价页岩储层的方法对页岩岩心进行含气孔隙度、渗透率的评价。流程与步骤如图4所示。作为页岩储层评价的关键系数,页岩含气量与含气饱和度测定至关重要。页岩单井含气量测试主要是对页岩气解析气与吸附气含量的测定,将通过罐解气测试与等温吸附曲线测试两种方法。(1)罐解气测试流程(解析气含量的测定)。(2)等温吸附曲线测试(吸附气含量的测定)。等温吸附线是描述页岩储集气体能力的曲线。将实验数据与兰格缪儿(温方程式拟合建立页岩气实际图6)。兰格缪儿等温方 程表示如下:等温吸附实验在页岩含气性分析中所起的作用:①评价气体吸附能力;②在持续生产或压力释放造成的气藏压力不断下降时,评价无束缚气体资源;③确定临界解吸压力。临界解吸压力是指气体开始解吸时的压力,和油气层枯竭压力不同之处在于其还存在可采出的吸附气。页岩气的评价涉及的技术和内容非常广泛,无论是在烃源岩潜力评价阶段,还是在天然气储量计算阶段或开发阶段,页岩储层评价技术作为高效、快速的分析手段,可以为地质学家和开发工程师提供丰富的评价指标。但是由于页岩气在岩性,尤其是成藏机制方面的独特性,常规的储层评价技术难以完全适应,需要针对页岩储层的特点,加入新的评价技术,同时页岩岩性岩相实验分析技术和页岩含气性分析技术对页岩气的勘探和后期开发是极为重要的。尤其是含气性分析,目前在国内外页岩气勘探开发中起着非常重要的作用,加强对它的研究和应用,对中国页岩气勘探有很大帮助。图4陈更生等,2011)图5现场岩心解吸附气测试流程吸附剂的最大吸附体积;]蒋裕强,董大忠,]010,30(10):8]邹德江,]008,22(1):12]]8(1):34]张金川,薛会,]003,17(4):466]1(4):405]]008,28(6):136]y,]993:3938]潘仁芳,伍媛,]009,14(3):6]王兰生,邹春艳,郑平,]009,29(5):590]]986,(4):221]陈更生,黄玉珍,]983-),西南石油大学资源与环境工程学院在读硕士,从事页岩气等非常规油气储层研究。(收稿日期:2012-02-10)(接99页) 和完成学校体育教学任务的重要氛围和条件。大学生作为体育教学活动中的最大受益者,不仅通过体育教学活动可获得体育与健康的知识和技能,增进身体健康,而且还可以使自身的心理素质、群体意识、集体主义精神和顽强拼搏、不屈不挠的坚强意识品质等体育精神文化精髓得到升华,培养健全的人格,树立自信的人生态度。展 参考文献[1]学教育出版社,2005[2]学与管理杂志社出版,2011[3]学出版社,2008[4]东师范大学出版社,2001(收稿日期:2012-02-07)技术创新
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